天然气重卡汽车介绍

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1、单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,*,,*,,,天然气重卡汽车介绍,,,,动力部,,2013年1月6日,,一,、天然气车型基础知识介绍,1，天然气汽车,定义：,指以天然气为燃料的一种气体燃料汽车（有压缩天然气,,CNG,和液化天然气,LNG,）。,,天然气车燃烧产物主要为水和二氧化碳，尾气中,不含硫化物和铅，一氧化碳降低80%，碳氢化合物降低60%，氮氧化合物降低70%,，有利于保护环境；柴油车燃烧产物除水和二氧化碳外， 还有大量的CO(一氧化碳)、HC＋NOx(碳氢化合物和氮氧化物)、PM(微粒，碳烟) 等。,,目前国内天然气重卡

2、都是使用单一燃料，,即只能使用压缩天然气CNG或液化天然气LNG，不能使用柴油,。,,因为柴油和天然气的工作原理差异较大（柴油为压燃式，天然气为点燃式），故两者不能同时使用。,,,2,，天然气物理特性,天然气主要成分是甲烷，甲烷（CH4）的物化性质：,,（1）密度（相当于空气的55%）；,,（2）常温下为气态，-162℃时为液态，稍有泄漏立即挥发飞散,很难形成遇火燃烧爆炸的浓度；,,（3）无色、无味、无毒，,CNG里,一般都添放加臭剂以提高对天然气泄漏的及早发现,，从而采取预防措施,；,,（4）混合气着火极限为5%-15%；,,（5）自燃温度 630-730度；,,（6）辛烷值115-130，

3、抗爆性能良好；,,（7）天然气低温液化后,其密度为标准状态下的625倍,为CNG的2～3倍。,3,，车用天然气一些特性,,车用天然气应符合GB 18047-2000要求。,,从地下开采出的天然气不能直接用作汽车发动机燃料，,必须经过高压的脱硫脱水工艺；天然气中的水的危害有：,,生成水合物，造成管道、储气瓶嘴、充气嘴等堵塞；天然气水合物是一种象冰一样的固体，它在管线、钢瓶内壁面沉淀，不仅降低了有效容积，阻碍了天然气的流动，严重时会堵塞管线通道和气瓶气嘴。,,加速天然气中酸性气体对钢瓶的腐蚀。在天然气中，总是含有少量的酸性气体，如硫化氢、二氧化碳等，这些气体在水中会电离，电离质子的存在会腐蚀金属设

4、备，严重时还会造成金属开裂。,,当环境温度小于0℃时，会出现结冰现象。,,液化天然气（Liquefied Natural Gas,简称LNG）是将天然气（NG）经过净化处理，除去水、二氧化碳、硫之类的杂志以及重碳氢化合物，然后采用节流膨胀、混合冷源制冷等深冷工艺将气体冷却到-162℃，使甲烷变成液态，成了液化天然气。,4,，天然气气瓶,a.,气瓶及容积的选择,,,,所用钢瓶及容积必须符合,GB17258《,汽车用压缩天然气钢瓶,》,。,b.,气瓶加气量的计算,,气瓶加气量：,A,（,m3)= L×P×N/1000,,L,（升）,=,气瓶标定容积,,,P (,气压）,=,气瓶内气体压强（一般为,

5、20MPa,）,,,N,（个）,=,气瓶个数,,气瓶加气量：,G,（,Kg)= A×,ρ,,,ρ,-,天然气密度（,0.716 Kg /m3,）,C,、发动机续驶里程计算,,设计续驶里程,,S,（,Km,）,=A×100 / Q,,,A =,气瓶加气量（,m3),,Q =,百公里气耗 （,m3/,百公里,）,5，天然气汽车续驶里程计算,例1：若车辆CNG气瓶为8×120 + 4×80L，百公里气耗为50立方米。,,则加气量,=（8×120 + 4×80L）×200/1000 = 256（立方米）,,= 256×0.716 = 183.3（kg）,,车辆续驶里程,= 256 ×100/ 50

6、= 512（公里）,,注：一般来说，天然气使用时不能全部耗尽，故车辆续驶里程应乘以0.9。,,故续驶里程,= 512 ×0.9 = 460 （公里）,,,例2：若车辆LNG气瓶为450L，百公里气耗为50立方米。,,则加气量,= 450 ×600/1000 = 270（立方米）,,= 270 × 0.716 = 193.3（kg）,,车辆续驶里程,=,,270 × 100/ 50 = 540（公里）,,同上，实际续驶里程 = 480 （公里）,,1、,节能环保,,,天然气汽车更环保、节能，可以替代十分紧缺的汽柴油， 天然气车燃烧产物主要为水和二氧化碳，尾气中,不含硫化物和铅，一氧化碳降80%，

7、碳氢化合物降低60%，氮氧化合物降低70%,，且有利于保护环境。,,2、更经济,,,运行成本低，,车辆燃料使用较柴油车成本大大降低,（每年燃料费用可节省15万元左右）。,,发动机寿命长，天然气可完全燃烧，不产生积碳，不稀释润滑油，能有效减轻零部件磨损，延长发动机寿命，降低使用成本。,,从国三至国四排放标准升级，,成本增加不到5000元,（柴油车国三升至国四成本增加4万元以上）。,,二、天然气汽车优点,,3、高可靠性,◆,潍柴动力依托,澳大利亚AEC和美国WOODWORD公司,在气体发动机领域丰富的先进技术和经验，自主创新，开发的天然气,CNG和LNG,发动机，成熟可靠。,,◆,目前选用以北京兰

8、天达公司设计生产的,CNG,燃气供给系统、,中材科技,/,张家港福瑞特装,/,北京圣达因的,LNG,燃气供给系统及气瓶，组成密封性能高、安全性能好的燃气供给系统。,,◆,国内重卡市场最早开发天然气重卡，自2005年上市以来，,已经过国内大批用户的验证，市场占有率达30%,。天然气重卡出口东南亚各国家。,,◆,华菱天然气车在全国大部分城市均实现了销售与考验，包括新疆、北京、西安、济南、石家庄、太原等，这些,不同路况、不同环境的区域均有使用华菱天然气车的用户,，非常成熟。,4、更安全,,（1）天然气是一种高燃点的低密度气体，天然气的燃点和爆炸极限都比汽油高，在相同的温度条件下不易发生失火和爆炸（天

9、然气燃点为650度，汽油为430度）。,,（2）甲烷是一种非常轻的气态物质，天然气的密度远远小于空气，如天然气泄漏会迅速扩散到空气中，不易聚集着火。,,（3）国内生产气瓶的高压容器厂是经过了特批，各种测试安全可靠。气瓶有安全保障措施，当气瓶温度或压力超过标准时，会自动泄压确保安全。,,（5）其他车用专用装置都经过严格的测试检验并设有保护措施，确保使用过程中的安全。,,三，华菱天然气产品介绍,1、CNG产品,,驱动型式：4×2、6×2、6×4、8×4,,,轴距：3200/3600/3900/4400+1350 3400/3740/4000,,1850+4605+1350,,发动机：上柴：SC9

10、DT280Q3 、SC9DT320Q3,,潍柴：WP10NG E30、WP12NG E30系列，260～380ps,,驾驶室：华菱重卡、华菱之星,,车型：牵引车、自卸车、载货车,,气瓶容积：8×120+2×80L/8×140L或4×120+4×80L/8×120L或12×80L等,,续驶里程：100～500km,,2、LNG产品,,驱动型式：6×2、6×4、8×4,,,轴距：3900/4100+1350 1850+4605+1350 1850+3250,,发动机：上柴：SC9DT280Q3 、SC9DT320Q3,,潍柴：WP10NG E30、WP12NG E30系列，26

11、0～380ps,,驾驶室：华菱重卡,,车型：牵引车、自卸车、载货车,,LNG瓶：375/450/2×450升/2X500升,,最大续驶里程：800km,,液态天然气（,LNG,）,LNG,的优势,,1,、,续航里程长,，通常状况下配备两个,450L,气瓶的车辆，基本形式里程为,800,公里，尤其适用于加气站点建设相对落后的地区。,,,2,、,安全性优于,CNG,气瓶，,LNG,气瓶是非压力容器，其内部是低温液化气体，而,CNG,气瓶则是,20MP,的高压容器，同时，,LNG,气瓶是通过各种极限环境下的试验检测的，可靠性高。,跌落试验：,车用瓶在,9,米高空自由落体。跌落至水泥地面开始计时，,2

12、,个小时之内安全阀不起跳、瓶体表面无任何结露现象。,火烧试验：,车用瓶在大火环境中瓶体表面温度达到,550℃,时开始计时，,2,个小时之内安全阀不起跳。,,,6×4，4×2牵引车型，配置8个120L缠绕气瓶和2个80L钢瓶，发动机采用上柴320马力CNG发动机,,8×4自卸车型，配置一个8个140L钢瓶，发动机采用上柴天然气320CNG动力,,,,6×4牵引车型，配置两个500L气罐，发动机采用潍柴380马力LNG发动机,,6×2牵引车型，配置两个500L气罐，发动机采用上柴320马力LNG发动机,,6×4搅拌车型，配置一个450L气罐，发动机采用潍柴336马力LNG动力车型,,8×4散装车型

13、，配置一个两个450L气罐，发动机采用潍柴380马力LNG动力,天然气车型的成本,,天然气车较柴油车主要不同是发动机及燃气供给系，因这两方面原因，导致整车成本较高，一般天然气车较柴油车贵,10,万元左右。尽管天然气车一次性投入大，但回报率高，每年较柴油车多挣,10,万元以上，故一年多就能收回成本。,,华菱常规重卡的使用年限一般在,10,～,15,年（国家规定，重卡的使用年限一般在,8,～,10,年），华菱天然气车辆的设计使用年限亦是,10,～,15,年，其中天然气气瓶的使用年限为,15,年，即从用户购车起，基本不用更换气瓶。,四、,CNG,重卡使用注意事项,车辆起动、驾驶,CNG,车辆与柴油车

14、驾驶规则略有区别：,,车辆起动前，驾驶员,只需打开位于,,车辆右侧气瓶组前端管路上的手动截止阀,,（使手柄与管线平行），即可按柴油车的,,驾驶操作规程进行起动驾驶。,,车辆充气,充气前：,,1,、,车辆进入充气位置后应,拉住刹车,。,,2,、,关闭整车电源,。,,3,、,取下充气阀防尘塞或插销,。,,4,、插加气枪头，打开充气截止阀（手柄呈水,,平状），开始充气。,充气中：,充到,20MPa,，停止充气,，关闭充气截止阀（手柄呈垂直状）， 取出加气枪，装上防尘塞。,,充气后：,检查连接处是否有泄漏现象,，如不泄漏即可起动车辆。,,,1、车辆充气必须充装符合国标要求的,车用压缩天然气,。,,2、

15、签订合同时须在合同中注明,“,快插式,”,或,“,插接式,”,。,,3、充气过程中,气瓶温度会升高,，用手感觉明显，为正常现象。,,4、充完气的车辆（充气至20MPa）放置6小时后，压力降低至17～18MPa，是正常的，因系统温度下降所致。,,5、,CNG的充气压力不得高于20MPa。,,6、若储气瓶组压力为零，则必须充装氮气置换储气系统内的CNG残气后，方可再次充装CNG。,,7、在车辆充气过程中，,必须关断车辆总电源，周边严禁烟火。,插接式与快插式的区别,充气阀,充气截止阀,压力表,系统排空阀,,,快插式,插接式,车辆停驶,CNG,车辆,停驶超过,3,小时,：,,驾驶员在,离车时关掉,位于

16、右侧气,,瓶组前端固定在管路上的,手动截止阀,,（使手柄呈垂直状）。,,CNG,车辆,停驶超过,24,小时,：,,驾驶员除,关闭,位于右侧气瓶组前,,端固定在管路上的,手动截止阀,（使手,,柄呈垂直状）外，还需,关闭全部气瓶,,阀门,，以确保车辆的安全。,,,,供给系统组成,供给系统主要由,储气系统,、,调压系统,和,安全保护及电控系统,三部分组成。,储气系统：,由气瓶组,、高压管路、操控面板总成（充气阀、充气截止,,阀、压力表、系统排空阀）及剩余气量显示系统等。,气瓶组,,——,操控面板总成,,,a.,充气阀,：实现对气瓶的快速充气。,,,b.,压力表,：显示气瓶中的剩余压力。,,,c.,充

17、气截止阀,：充气结束后，安全截断充气通路。,,,d.,系统排空阀,：系统维修时，安全排空供气管路中的余气。,充气阀,充气截止阀,压力表,系统排空阀,,,——,剩余气量显示系统,在仪表板上,显示气瓶内的剩余气量（显示剩余气体压力为多少,MPa,）,， 便于提示司机及时加气。,,调压系统：,主要由手动截止阀、高压滤清器、高压电磁阀等组成。,手动截止阀,：用来,实现对发动机供气的手动截止功能。,,高压滤清器,：过滤气体中的水和杂质，以保证高压精滤器气路的畅通。,,高压电磁阀,：,断电时自动切断发动机的供气通路。,,,手动截止阀,,高压精滤器,,高压电磁阀,安全保护及电控系统：,由,充气单向阀,、,

18、过流保护集成阀,等组成。,过流保护集成阀：,当,CNG,燃气供气系统出现超过设计最大流量（大量泄漏）时，过流保护集成阀,能够自动关断系统气源,，以达到安全、保护的功能。,,注意：该装置日常免维护、无需人为操作。,,充气单向阀：,只作为气瓶充气时的通路，,在供气时自动切断,CNG,通路,。,,,充气单向阀,过流保护集成阀,CNG,供给系统工作原理,五、,LNG,重卡使用注意事项,供气系统工作原理,,液化天然气基础知识,LNG,的温度极低，其沸点在大气压力下约为,-160,℃，沸腾温度随蒸汽压力的变化梯度约为,1.25×10,-4,℃,/Pa,，天然气在常温下不能通过加压液化，必须将温度降到约,-

19、80,℃以下才能在在一定压力下液化。,,通常情况下,1,个体积的,LNG,（液体）将产生,600,个体积的气体（标准状态）,,在大气环境下，与空气混合时，其体积约占,5%,～,15%,的情况下是可燃的。,,LNG,（液态）密度：,0.42kg/L,；天然气（标准状态,/,气态）密度：,0.7kg/m,3,在,-160,℃时，碳钢的抗断裂韧性是很低的，与,LNG,接触的材料应当选用含,Ni,的不锈钢或铜和铜合金，具体可参考,GB/T19204-2003《,液化天然气的一般特性,》,。,,处理,LNG,时，应使用合适的面罩或安全护目镜以保护眼睛，戴宽松的皮手套，防护服应是紧身的，没有口袋和卷起的部

20、分，裤子也应穿在鞋或靴子的外面。,,在处理,LNG,失火时，推荐使用干粉（最好是碳酸钙）灭火器。,,对于明显的受到体温过低影响的人，应迅速从寒冷地带移开并用热水洗浴时体温恢复，水温应在,40,℃至,42,℃之间，不应该用干热方法提升体温。,,LNG,蒸气是无味的，,CNG,带有轻微的臭鸡蛋气味。天然气是一种窒息剂，在空气中含高浓度的天然气时由于缺氧会产生恶心和头晕情况。,供气系统主要部件,——,气瓶,1,、,LNG,瓶是一种低温绝热压力容器，,双层（真空）结构,。,,2,、内胆用来储存低温液态,（,-162,℃）,的,LNG,。内胆外壁缠有多层绝热材料，夹层（两层容器之间的空间）被抽成高真空，

21、共同形成良好的绝热系统。,,3,、,内胆设计有两级安全阀，,在超压时起到保护作用,——,超压时首先打开主安全阀，其开启压力为,1.75MPa,，副安全阀开启压力为,2.9MPa,。设定压力较主安全阀高，在主安全阀失灵或发生故障时，副安全阀工作。,,4,、,外壳在内部超压条件下的保护是通过一个环形的抽空塞来实现的,。如果内胆发生泄漏导致夹层压力达到,0.1,～,0.2MPa,，抽空塞将自动打开泄压。当抽空塞发生泄漏或真空破坏，使绝热能力下降或失效。这时可能发生外壳 “冒汗”或“结霜”现象。在与气瓶连接的管道末端出现的结霜或凝水现象是正常的。,LNG,供气系统组成：,LNG,车用瓶、水浴式气化器、

22、管路系统、安全系统、液体充装装置和安全装置。,,设计压力,3.18MPa,，工作压力,1.59MPa,，设计温度,-196,℃，工作温度,-162,℃，充装系数,0.9,，主体材料,0Cr18Ni9,,不带自增压的,LNG,罐出气压力为,4.5,～,6.5bar(,表压），带自增压的出气压力可以达到,6.5,～,12bar(,表压）,车用,LNG,瓶是一种超低温绝热压力容器，设计有双层（外壳和内胆）结构，两层之间抽成真空。,,450L,的,LNG,气瓶最大可以加,400L,左右，相当于,170kg,,带自增压系统的,LNG,瓶可以使用到剩余,30L,，有效使用,370L,， 相当于,220m,

23、3,天然气（标态）。,过流保护阀,手动放气阀,主安全阀,副安全阀,液位传感器,自增压单向阀,经济阀,手动出液阀,加液口,自增压手动阀,主安全阀放气压力,1.75MPa,,副安全阀放气压力,2.9,MPa,。一般在初次充液后约,7,天后，瓶内压力会升高到主安全阀放气压力。,,发动机短期停车不必关闭手动出液阀。,,在饱和压力满足使用要求时，应关闭自增压阀。,,气瓶两端的焊缝内侧各设置一个带有橡胶护衬得固定支座，气瓶的紧固拉带应能承受,8,倍于总重量的力。,汽化器,自增压调压阀,稳压罐,汽化器进水口,汽化器出水口,自增压换热片,水浴式汽化器的安装应尽可能靠近气瓶，加热水流向应与,LNG,流向相反，汽

24、化器不会使气瓶内部压力增高,LNG,发动机区别于,CNG,发动机主要部件,LNG,发动机需要使用专用喷气嘴,除水、去杂质滤清器,稳压器,低压切断阀,发动机外形及接口尺寸和电控系统完全相同，,WP6NG,和,WP10NG LNG,发动机必须使用,WOODWARD OH2.0,系统，,WP12NG,发动机,1.2,和,2.0,系统都可以使用。,,LNG,发动机在,CNG,发动机的基础上取消了减压器，增加低压滤清器、稳压器和低压切断阀。,最大工作压力：,35bar,,流量：,85m,3,/h,@,100psig,,工作温度：,-40,℃～,107,℃,,压降：,6.9kPa,,0.3μm,～,0.

25、6μm,过滤效率≥,95%,。,,放水口朝下,,注意箭头所指的气流方向,,每,3000km,放一次水,最大进口压力：,28bar,,出气压力范围：,7,～,14bar,,工作温度：,-40,℃～,75,℃,,注意箭头所指的气流方向,,压力表安装在出气端,,怠速时调整,NGP,为,110psi,供气系统主要部件,——,气化组件,压力表,加液口,回气口,稳压阀,出水口,LNG,出口,LNG,进口,发动机自带调压阀,常规充装,LNG,的常规充装是通过一根独立的软管完成。,,首先将加气枪与加液口连接，然后启动加气机充液开关，,LNG,将通过连接软管等进入气瓶内胆。通过内胆顶部进液管对瓶内（,BOG,）

26、进行再液化降低瓶内压力，使充液快速完成。充装阀是一个单向阀，充液时液体在压力作用下自动打开，无需手动开关。当充液达到额定量时，充液自动停止。单向阀节关闭。其作用机理是当喷孔背压迅速升高并与充液压力平衡，压力达到加气机设定的停止压力，此时加气机停止充液。,热瓶充装,通常我们将首次充装,LNG,前和停止工作两周以上的瓶称为“热瓶”。其充,,装程序如下：,,1,、首先向瓶内充入大约,30L,的,LNG,，静置，在瓶内,LNG,气化升压的过程中，,,瓶内胆也得到冷却；,,2,、当瓶内压力达到正常工作压力后，进行系统的检漏；,,3,、通过回气口排放,NG,降低压力后即可按常规充装程序进行操作。,瓶内燃料

27、保留,气瓶不用时瓶内的液体应遗留,10L,为宜，使瓶处于冷态，不会转变为“热瓶”。,发动机启动后，不要急踩踏油门踏板，需等水温达到,40,℃以上，车辆再运行；,,车辆第一次加液后，如果静置超过,7,天需要重新补液后再运行；,,车辆停车前，需要怠速运行,3,分钟，待水温稳定后，再断电停车；,,车辆停用时间超过,20,天的话，需要将罐内的燃料使用完，并放空气瓶内的残余气体。,用户中常见问题,,1、发动机功率的选择,,发动机功率的选择不是马力越大越好，选择标准按照以前用户使用多少马力的柴油机就近选择相匹配马力的天然气发动机。,,2、百公里气耗的计算,,百公里气耗没有确切的标准，气耗的多少与路况、车载

28、重量、驾驶熟练程度有密切的关系，估算可根据以下公式：,,燃气消耗量（标方）=1.07~1.1×燃油消耗（L）,,3,、续驶里程的计算,,CNG,发动机,,80LCNG,气瓶可充,16,标方天然气；（充气压力为,20MPa,）,,120LCNG,气瓶可充,24,标方天然气；（充气压力为,20MPa,）,,140LCNG,气瓶可充,28,标方天然气。（充气压力为,20MPa,）,,注意：加气站加气压力可能达不到,20MPa.,一般为,18MPa,。,,CNG,整车标配气瓶：,8×140L+4×80L,；,,,4×120L+4×80L,；,,,4×140L+4×80L,；,,以,8×140L+4×8

29、0L,为例：充满天然气后为,288,标方。,,LNG,发动机,,1L LNG≈600L CNG(,标准状态下,),,,以整车标配,450L,液化气瓶计算，加满气可达,400L LNG,,折算,CNG,约为,240,标方。,,,,,4,、燃料成本可根据百公里气耗与油耗，当地油价与气价比较得出,,自卸车油耗：（ ）升,/,百公里,,换算为,LNG,汽耗：（ ）升油耗,/,百公里,×1.1=,（ ）标方,/,百公里,,以整车标配,450,升液化气瓶计算，加满气可达,400,升,LNG,,折算,CNG,约为,240,标方。,,一个,LNG,气瓶加满气可以跑的公里数：,240,标方,÷,（ ）标

30、方,/,百公里,=,（ ）百公里,,自卸车一天可以跑（ ）百公里？,,柴油成本,/,天： 元,/,升,×,百公里,=,元,,天然气成本,/,天： 元,/,标方,×,百公里,=,元,,平均每天所省费用为：柴油成本,—,天然气成本,=,元,,一年节约的成本： 天,×,元,=,元,5、气质成分的问题,,,天然气发动机出厂前标定为国家标准气质。,,如果用户加的天然气成分与国家标准气相差不大，天然气发动机的自适应功能会自动调节，使发动机工作在最佳状态。,,如果用户加的天然气成分与国家标准气相差很大，需要重新对天然气成分进行系统标定。,,6、安全性的问题,,LNG的燃点为650℃，比汽、柴油的燃点高；LNG的爆炸极限为5％-15％，-106.7℃以上的LNG蒸气比空气轻，稍有泄露立即挥发飞散，很难形成遇火燃烧爆炸的浓度。因此，无论LNG，还是它的蒸气都不会在一个不封闭的环境下爆炸。,,谢谢大家！,